Nigbati Ofin Hooke ko to mọ…

Gẹgẹbi ofin Hooke ti a mọ lati awọn iwe-ẹkọ ile-iwe, elongation ti ara yẹ ki o wa ni ibamu taara si aapọn ti a lo. Sibẹsibẹ, ọpọlọpọ awọn ohun elo ti o ṣe pataki ni imọ-ẹrọ ode oni ati igbesi aye lojoojumọ nikan ni ibamu pẹlu ofin yii tabi huwa ni iyatọ patapata. Awọn onimọ-jinlẹ ati awọn onimọ-ẹrọ sọ pe iru awọn ohun elo ni awọn ohun-ini rheological. Iwadi ti awọn ohun-ini wọnyi yoo jẹ koko-ọrọ ti diẹ ninu awọn adanwo ti o nifẹ.

Rheology jẹ iwadi ti awọn ohun-ini ti awọn ohun elo ti ihuwasi wọn kọja ẹkọ ti rirọ ti o da lori ofin Hooke ti a ti sọ tẹlẹ. Iwa yii ni nkan ṣe pẹlu ọpọlọpọ awọn iyalẹnu iyalẹnu. Iwọnyi pẹlu, ni pataki: idaduro ni ipadabọ ohun elo si ipo atilẹba rẹ lẹhin idinku foliteji, ie, hysteresis rirọ; ilosoke ninu elongation ti ara ni aapọn igbagbogbo, bibẹkọ ti a npe ni sisan; tabi ilosoke pupọ ninu resistance si abuku ati lile ti ara ṣiṣu ni ibẹrẹ, titi di irisi awọn ohun-ini ti iwa ti awọn ohun elo brittle.

ọlẹ olori

Ipari kan ti oludari ike kan pẹlu ipari ti 30 cm tabi diẹ ẹ sii ti wa ni ipilẹ ni awọn vise jaws ki alakoso jẹ inaro (Fig. 1). A kọ awọn oke opin ti awọn olori lati inaro nipa nikan kan diẹ millimeters ati ki o tu. Ṣe akiyesi pe apakan ọfẹ ti alakoso oscillates ni igba pupọ ni ayika ipo iwọntunwọnsi inaro ati pada si ipo atilẹba rẹ (Fig. 1a). Awọn oscillations ti a ṣe akiyesi jẹ ibaramu, nitori ni awọn ilọkuro kekere titobi agbara rirọ ti n ṣiṣẹ bi agbara itọsọna jẹ iwọn taara taara si iyipada ti opin ti oludari. Iwa ti alakoso yii jẹ apejuwe nipasẹ imọran ti elasticity. 

Iresi. 1. Iwadi ti hysteresis rirọ nipa lilo alakoso

1 - ọkọ alaisan,

2 - vise jaws, A - iyapa ti opin ti awọn olori lati inaro

Ni apakan keji ti idanwo naa, a fi opin si opin oke ti alakoso nipasẹ awọn centimeters diẹ, tu silẹ, ki o si ṣe akiyesi ihuwasi rẹ (Fig. 1b). Bayi ipari yii n pada laiyara si ipo iwọntunwọnsi. Eyi jẹ nitori iyọkuro ti iwọn rirọ ti ohun elo alakoso. Ipa yii ni a npe ni rirọ hysteresis. O ni ninu ipadabọ lọra ti ara ti o bajẹ si ipo atilẹba rẹ. Tí a bá tún ṣàdánwò tó kẹ́yìn yìí nípa títẹ̀ sí òpin ìṣàkóso náà pàápàá, a máa rí i pé ìpadàbọ̀ rẹ̀ náà máa lọ́ra, ó sì lè gba nǹkan bí ìṣẹ́jú bíi mélòó kan. Ni afikun, alakoso kii yoo pada ni deede si ipo inaro ati pe yoo wa ni tẹri nigbagbogbo. Awọn ipa ti a ṣalaye ni apakan keji ti idanwo jẹ ọkan ninu awọn koko iwadi rheology.

Pada eye tabi Spider

Fun iriri ti nbọ, a yoo lo olowo poku ati irọrun lati ra nkan isere (nigbakan paapaa wa ni awọn kióósi). O ni figurine alapin ni irisi ẹiyẹ tabi ẹranko miiran, gẹgẹbi alantakun, ti o ni asopọ nipasẹ okun gigun kan pẹlu mimu ti o ni iwọn oruka (Fig. 2a). Gbogbo ohun-iṣere naa jẹ ti ohun elo resilient, ohun elo rọba ti o rọ diẹ si ifọwọkan. Teepu naa le ni irọrun pupọ, jijẹ gigun rẹ ni ọpọlọpọ igba laisi yiya rẹ. A ṣe idanwo kan nitosi oju didan, gẹgẹbi gilasi digi tabi ogiri aga kan. Pẹlu awọn ika ọwọ ti ọwọ kan, di mimu mu ki o ṣe igbi kan, nitorinaa sisọ ohun-iṣere naa sori ilẹ didan. Iwọ yoo ṣe akiyesi pe figurine duro si oke ati teepu naa duro taut. A tẹsiwaju lati di mimu mu pẹlu awọn ika ọwọ wa fun ọpọlọpọ awọn mewa ti awọn aaya tabi diẹ sii.

Iresi. 2. Apeere ti o han kedere ti hysteresis rirọ, ti a fihan nipa lilo agbelebu ipadabọ

1 - ọpọn alantakun, 2 - band roba;

3 - mu, 4 - ọpẹ, 5 - dada

Lẹhin akoko diẹ, a ṣe akiyesi pe figurine yoo wa ni airotẹlẹ kuro ni ilẹ ati pe, ni ifamọra nipasẹ teepu idinku ooru, yoo yara pada si ọwọ wa. Ni idi eyi, gẹgẹbi ninu idanwo iṣaaju, ibajẹ ti o lọra ti foliteji tun wa, ie, hysteresis rirọ. Awọn agbara rirọ ti teepu ti o nà bori awọn ipa ti adhesion ti apẹrẹ si oju, eyiti o jẹ alailagbara lori akoko. Bi abajade, nọmba naa pada si ọwọ. Awọn ohun elo ti ohun-iṣere ti a lo ninu idanwo yii ni a npe ni nipasẹ awọn onimọ-jinlẹ viscoelastic. Orukọ yii jẹ idalare nipasẹ otitọ pe o ṣafihan awọn ohun-ini alalepo mejeeji - nigbati o duro si oju didan, ati awọn ohun-ini rirọ - nitori eyiti o ya kuro ni oju ilẹ yii o pada si ipo atilẹba rẹ.

ọkunrin sokale

Fọto 1. Figurine ti o sọkalẹ ni odi inaro tun jẹ apẹẹrẹ nla ti hysteresis rirọ.

Idanwo yii yoo tun lo ohun-iṣere ti o wa ni imurasilẹ ti ohun elo viscoelastic ṣe (Fọto 1). A ṣe e ni irisi eniyan tabi alantakun. A jabọ ohun-iṣere yii pẹlu awọn ẹsẹ ti a fi ranṣẹ ati yi pada si ilẹ inaro alapin, ni pataki lori gilasi kan, digi tabi ogiri aga. Ohun kan ti a da silẹ duro lori ilẹ yii. Lẹhin akoko diẹ, iye akoko ti o da lori, laarin awọn ohun miiran, lori roughness ti awọn dada ati awọn iyara ti jiju, awọn oke ti awọn isere ba wa ni pipa. Eyi ṣẹlẹ bi abajade ohun ti a ti jiroro tẹlẹ. rirọ hysteresis ati iṣẹ ti iwuwo ti nọmba naa, eyiti o rọpo agbara rirọ ti igbanu, eyiti o wa ninu idanwo iṣaaju.

Labẹ ipa ti iwuwo, apakan ti o ya sọtọ ti nkan isere naa tẹ mọlẹ ki o ya kuro siwaju titi apakan naa yoo fi kan dada inaro. Lẹhin fọwọkan yii, gluing atẹle ti nọmba naa si dada bẹrẹ. Bi abajade, nọmba naa yoo jẹ lẹẹkansi lẹẹkansi, ṣugbọn ni ipo ori-isalẹ. Awọn ilana ti a ṣalaye ni isalẹ ni a tun tun ṣe, pẹlu awọn eeya ni omiiran yiya awọn ẹsẹ ati lẹhinna ori. Ipa naa ni pe eeya naa sọkalẹ lẹgbẹẹ ilẹ inaro, ṣiṣe awọn isipade iyalẹnu.

Plasticine ito

Iresi. 3. Plasticine sisan igbeyewo

a) ipo ibẹrẹ, b) ipo ipari;

1 - ọpẹ, 2 - apa oke ti ṣiṣu,

3 - Atọka, 4 - constriction, 5 - ya nkan ti Plasticine

Ninu eyi ati ọpọlọpọ awọn adanwo ti o tẹle, a yoo lo plasticine ti o wa ni awọn ile itaja ohun-iṣere, ti a mọ si “amọ idan” tabi “tricolin”. A knead nkan kan ti ṣiṣu ṣiṣu ni apẹrẹ ti o jọra si dumbbell, nipa 4 cm gigun ati pẹlu iwọn ila opin ti awọn ẹya ti o nipọn laarin 1-2 cm ati iwọn ila opin ti o fẹrẹ to 5 mm (Fig. 3a). A mu iṣiṣan pẹlu awọn ika ọwọ wa nipasẹ opin oke ti apakan ti o nipọn ki o si mu u laiṣe tabi gbe e ni inaro lẹgbẹẹ aami ti a fi sori ẹrọ ti o nfihan ipo ti opin isalẹ ti apakan ti o nipọn.

Ṣiyesi ipo ti opin isalẹ ti plasticine, a ṣe akiyesi pe o ti nlọ laiyara si isalẹ. Ni idi eyi, apakan arin ti plasticine ti wa ni fisinuirindigbindigbin. Ilana yii ni a npe ni sisan tabi ti nrakò ti ohun elo naa ati pe o wa ninu jijẹ elongation rẹ labẹ iṣẹ ti aapọn igbagbogbo. Ninu ọran wa, wahala yii jẹ idi nipasẹ iwuwo ti apa isalẹ ti dumbbell plasticine (Fig. 3b). Lati a airi ojuami ti wo lọwọlọwọ eyi jẹ abajade ti iyipada ninu eto ti ohun elo ti a fi si awọn ẹru fun igba pipẹ to. Ni aaye kan, agbara ti apakan dín jẹ kekere ti o fi opin si labẹ iwuwo ti apa isalẹ ti plasticine nikan. Oṣuwọn sisan da lori ọpọlọpọ awọn ifosiwewe, pẹlu iru ohun elo, iye ati ọna ti aapọn si i.

Plasticine ti a lo jẹ ifarabalẹ pupọ si sisan, ati pe a le rii pẹlu oju ihoho ni iṣẹju-aaya diẹ. O tọ lati ṣafikun pe amọ idan ni a ṣe nipasẹ ijamba ni Ilu Amẹrika, lakoko Ogun Agbaye II, nigbati awọn igbiyanju ṣe lati ṣe awọn ohun elo sintetiki ti o dara fun iṣelọpọ awọn taya fun awọn ọkọ ologun. Bi abajade ti polymerization ti ko pe, ohun elo kan ti gba ninu eyiti nọmba kan ti awọn ohun elo ti ko ni idasilẹ, ati awọn ifunmọ laarin awọn ohun elo miiran le yi ipo wọn pada ni rọọrun labẹ ipa ti awọn ifosiwewe ita. Awọn ọna asopọ “bouncing” wọnyi ṣe alabapin si awọn ohun-ini iyalẹnu ti amọ bouncing.

bọ́ọ̀lù tó ṣáko lọ

Iresi. 4. Ṣeto fun idanwo plasticine fun itankale ati isinmi aapọn:

a) ipo ibẹrẹ, b) ipo ikẹhin; 1 - rogodo irin,

2 - sihin ha, 3 - plasticine, 4 - mimọ

Bayi fun pọ ṣiṣu idan sinu ọkọ oju omi kekere kan, ṣii ni oke, rii daju pe ko si awọn nyoju afẹfẹ ninu rẹ (Fig. 4a). Giga ati iwọn ila opin ti ọkọ yẹ ki o jẹ awọn centimeters pupọ. Gbe bọọlu irin kan nipa 1,5 cm ni iwọn ila opin ni aarin ti oke ti plasticine A fi ọkọ oju-omi silẹ pẹlu bọọlu nikan. Ni gbogbo awọn wakati diẹ a ṣe akiyesi ipo ti bọọlu naa. Ṣe akiyesi pe o jinle ati jinle sinu plasticine, eyiti, ni ọna, lọ sinu aaye ti o wa loke aaye ti rogodo naa.

Lẹhin igba pipẹ ti o to, eyiti o da lori: iwuwo rogodo, iru plasticine ti a lo, iwọn ti rogodo ati pan, iwọn otutu ibaramu, a ṣe akiyesi pe bọọlu de isalẹ ti pan. Awọn aaye loke awọn rogodo yoo wa ni patapata kún pẹlu plasticine (Fig. 4b). Yi ṣàdánwò fihan wipe awọn ohun elo ti óę ati wahala iderun.

Fifọ Plasticine

Fọọmu bọọlu ti iyẹfun idan kan ki o yara sọ ọ sori dada lile gẹgẹbi ilẹ tabi ogiri. A ṣe akiyesi pẹlu iyalẹnu pe plasticine bounces kuro awọn aaye wọnyi bi bọọlu roba bouncy. Amo idan jẹ ara ti o le ṣafihan mejeeji ṣiṣu ati awọn ohun-ini rirọ. O da lori bi o ṣe yarayara fifuye yoo ṣiṣẹ lori rẹ.

Nigbati awọn wahala ba lo laiyara, bi ninu ọran ti kneading, o ṣe afihan awọn ohun-ini ṣiṣu. Ni apa keji, pẹlu ohun elo iyara ti agbara, eyiti o waye nigbati o ba kọlu pẹlu ilẹ-ilẹ tabi odi, plasticine ṣe afihan awọn ohun-ini rirọ. Magic amo le ti wa ni soki ti a npe ni ike-rirọ ara.

Plasticine fifẹ

Fọto 2. Ipa ti irọra ti o lọra ti amo idan (ipari ti okun ti a nà jẹ nipa 60 cm)

Ni akoko yii, ṣe agbekalẹ idan silinda ṣiṣu ṣiṣu kan nipa 1 cm ni iwọn ila opin ati awọn centimita diẹ ni gigun. Mu awọn opin mejeeji pẹlu awọn ika ọwọ ọtun ati osi rẹ ki o ṣeto rola ni ita. Lẹhinna a rọra tan awọn apa wa si awọn ẹgbẹ ni laini taara kan, nitorinaa nfa silinda lati na ni itọsọna axial. A lero wipe plasticine nfun fere ko si resistance, ati awọn ti a se akiyesi wipe o dín ni aarin.

Gigun ti silinda plasticine le pọ si ọpọlọpọ awọn mewa ti centimeters, titi ti o tẹle okun tinrin ni apakan aringbungbun rẹ, eyiti yoo fọ ni akoko pupọ (Fọto 2). Iriri yii fihan pe nipa gbigbe wahala laiyara si ara ṣiṣu-rirọ, ọkan le fa ibajẹ nla pupọ laisi iparun rẹ.

ṣiṣu ṣiṣu

A mura silinda ṣiṣu idan ni ọna kanna bi ninu idanwo iṣaaju ati fi ipari si awọn ika wa ni ayika awọn opin rẹ ni ọna kanna. Lehin ti o ni idojukọ ifojusi wa, a tan awọn apa wa si awọn ẹgbẹ ni yarayara bi o ti ṣee ṣe, nfẹ lati na silinda ni didasilẹ. O wa ni jade wipe ninu apere yi a lero a gidigidi ga resistance ti plasticine, ati awọn silinda, iyalenu, ko elongate ni gbogbo, sugbon fi opin si ni idaji awọn oniwe-ipari, bi o ba ge pẹlu kan ọbẹ (Fọto 3). Idanwo yii tun fihan pe iru abuku ti ara ṣiṣu-rirọ da lori iwọn ohun elo wahala.

Plasticine jẹ ẹlẹgẹ bi gilasi

Aworan 3. Abajade ti iyara iyara ti ṣiṣu idan - o le rii ni ọpọlọpọ igba kere si elongation ati eti didasilẹ, ti o dabi kiraki ni ohun elo ẹlẹgẹ

Idanwo yii fihan paapaa ni kedere bi oṣuwọn wahala ṣe ni ipa lori awọn ohun-ini ti ara-rirọ ṣiṣu. Fọọmu bọọlu kan pẹlu iwọn ila opin ti o to 1,5 cm lati amo idan ki o gbe si ori ipilẹ ti o lagbara, ipilẹ nla, gẹgẹbi awo irin ti o wuwo, anvil, tabi ilẹ kọnja. Lẹsẹkẹsẹ lu bọọlu pẹlu òòlù ti o wọn o kere ju 0,5 kg (Fig. 5a). O wa ni jade wipe ni ipo yìí awọn rogodo huwa bi a ike ara ati ki o flattens jade lẹhin ti a òòlù ṣubu lori o (Fig. 5b).

Fọọmu ṣiṣu filati sinu bọọlu lẹẹkansi ki o si gbe e sori awo bi tẹlẹ. Lẹẹkansi a lu rogodo pẹlu agbọn, ṣugbọn ni akoko yii a gbiyanju lati ṣe ni yarayara bi o ti ṣee (Fig. 5c). O wa ni jade wipe plasticine rogodo ninu apere yi huwa bi ti o ba ti a ṣe ti awọn ohun elo ẹlẹgẹ, gẹgẹ bi awọn gilasi tabi tanganran, ati lori ikolu ti o fọ si ona ni gbogbo awọn itọnisọna (Fig. 5d).

Gbona ẹrọ lori elegbogi roba band

Wahala ninu awọn ohun elo rheological le dinku nipasẹ igbega iwọn otutu wọn. A yoo lo ipa yii ni ẹrọ igbona pẹlu ilana iyalẹnu ti iṣẹ. Lati ṣe apejọ rẹ, iwọ yoo nilo: fila idẹ idẹ kan, mejila tabi awọn ẹgbẹ rọba kukuru kukuru, abẹrẹ nla kan, ege onigun mẹrin ti irin tinrin, ati fitila kan pẹlu boolubu gbigbona pupọ. Awọn apẹrẹ ti motor ti han ni aworan 6. Lati ṣajọpọ rẹ, ge apakan arin lati inu ideri ki a ba gba oruka kan.

Iresi. 5. Ọna fun afihan ṣiṣu ati awọn ohun-ini brittle ti plasticine

a) o lọra lilu awọn rogodo b) o lọra lilu

c) kọlu ni iyara lori bọọlu, d) ipa ti lilu iyara;

1 - bọọlu ṣiṣu, 2 - ri to ati awo nla, 3 - òòlù,

v - iyara ju

Ni aarin ti oruka yii a fi abẹrẹ kan, ti o jẹ axis, ki o si fi awọn ohun elo rirọ sori rẹ ki o wa ni arin ipari rẹ wọn simi si oruka naa ki o si fi agbara mu. Awọn ẹgbẹ rirọ yẹ ki o gbe ni irẹwẹsi lori iwọn, nitorinaa, kẹkẹ kan ti o ni wiwọ ti a ṣẹda lati awọn ẹgbẹ rirọ ti gba. Tẹ nkan ti irin dì sinu apẹrẹ crampn pẹlu awọn apa ti o nà jade, gbigba ọ laaye lati gbe iyika ti a ṣe tẹlẹ laarin wọn ki o bo idaji oju rẹ. Ni ẹgbẹ kan ti cantilever, ni mejeji ti awọn igun inaro rẹ, a ṣe gige kan ti o jẹ ki a gbe axle kẹkẹ sinu rẹ.

Gbe awọn kẹkẹ axle ni cutout ti awọn support. A n yi kẹkẹ naa pẹlu awọn ika ọwọ wa ati ṣayẹwo boya o jẹ iwọntunwọnsi, i.e. Ṣe o duro ni eyikeyi ipo. Ti eyi ko ba jẹ ọran, dọgbadọgba kẹkẹ nipasẹ yiyi diẹ si aaye nibiti awọn ẹgbẹ roba pade iwọn. Fi akọmọ sori tabili ki o tan imọlẹ si apakan ti Circle ti o yọ jade lati awọn atupa rẹ pẹlu atupa ti o gbona pupọ. O wa ni jade wipe lẹhin kan nigba ti kẹkẹ bẹrẹ lati n yi.

Idi fun iṣipopada yii ni iyipada igbagbogbo ni ipo ti aarin ti kẹkẹ bi abajade ti ipa kan ti a npe ni rheologists. gbona wahala isinmi.

Isinmi yii da lori otitọ pe awọn adehun ohun elo rirọ ti o ni wahala pupọ nigbati o gbona. Ninu ẹrọ wa, ohun elo yii jẹ awọn ẹgbẹ rọba ẹgbẹ kẹkẹ ti n jade lati akọmọ akọmọ ati kikan nipasẹ gilobu ina. Bi abajade, aarin ti ibi-kẹkẹ ti wa ni iyipada si ẹgbẹ ti a bo nipasẹ awọn apa atilẹyin. Bi abajade ti yiyi ti kẹkẹ, awọn okun roba kikan ṣubu laarin awọn ejika ti atilẹyin ati ki o tutu, niwon wọn wa ni ipamọ lati boolubu naa. Awọn erasers tutu tun gun lẹẹkansi. Ọkọọkan ti awọn ilana ti a ṣe apejuwe ṣe idaniloju lilọsiwaju ti kẹkẹ.

Kii ṣe awọn adanwo iyalẹnu nikan

Iresi. 6. Awọn apẹrẹ ti ẹrọ gbigbona ti a ṣe ti awọn okun roba elegbogi

a) wiwo ẹgbẹ

b) apakan nipasẹ ọkọ ofurufu axial; 1 - oruka, 2 - abẹrẹ, 3 - eraser elegbogi,

4 - akọmọ, 5 - gige ninu akọmọ, 6 - boolubu

Bayi rheology jẹ aaye ti o dagbasoke ni iyara ti iwulo si awọn onimọ-jinlẹ ati awọn alamọja ni aaye ti awọn imọ-ẹrọ imọ-ẹrọ. Awọn iṣẹlẹ rheological ni diẹ ninu awọn ipo le ni ipa buburu lori agbegbe ti wọn waye ati pe o gbọdọ ṣe akiyesi, fun apẹẹrẹ, nigbati o ba n ṣe apẹrẹ awọn ẹya irin nla ti o bajẹ lori akoko. Wọn jẹ abajade lati itankale ohun elo labẹ iṣe ti awọn ẹru ṣiṣe ati iwuwo tirẹ.

Awọn wiwọn deede ti sisanra ti awọn aṣọ-ikele bàbà ti o bo awọn oke giga ati awọn ferese gilasi ti o ni abawọn ninu awọn ile ijọsin itan ti fihan pe awọn eroja wọnyi nipon ni isalẹ ju ti oke lọ. Eyi ni abajade lọwọlọwọmejeeji Ejò ati gilasi labẹ ara wọn àdánù fun orisirisi awọn ọgọrun ọdun. Awọn iyalẹnu rheological tun lo ni ọpọlọpọ awọn imọ-ẹrọ iṣelọpọ igbalode ati ti ọrọ-aje. Apeere ni pilasitik atunlo. Pupọ julọ awọn ọja ti a ṣe lati awọn ohun elo wọnyi ni a ṣelọpọ lọwọlọwọ nipasẹ extrusion, yiya ati fifin. Eyi ni a ṣe lẹhin alapapo ohun elo ati fifi titẹ si i ni iwọn ti a yan ni deede. Nitorinaa, ninu awọn ohun miiran, awọn foils, awọn ọpa, awọn paipu, awọn okun, bakanna bi awọn nkan isere ati awọn ẹya ẹrọ pẹlu awọn apẹrẹ eka. Awọn anfani pataki pupọ ti awọn ọna wọnyi jẹ idiyele kekere ati ti kii ṣe egbin.